Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Diseño del sistema de extrusión de una peletizadora de matriz plana giratoria para procesar 10 Kg/h de aserrín(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-09-20) Norabuena Sotelo, Manuel Francisco; Assureira Espinoza, Estela de la GraciaSe presenta el diseño del sistema de extrusión de una máquina peletizadora de matriz plana giratoria para procesar 10 kg/h de aserrín, cuyo producto final es un pellet de 6 mm de diámetro y 20 mm de largo. El sistema de extrusión, que es el corazón del equipo de peletizado, se compone de dos rodillos, una matriz plana y sistema de corte. El diseño permite la producción, a baja escala, de biocombustibles a partir de aserrín, de modo que su uso sea factible para procesos que requieran calor en lugares de generación de aserrín, como en aserraderos. El trabajo comprendió el análisis de los factores que afectan al diseño del sistema de extrusión, considerando las propiedades de la materia prima, las variables del proceso de peletizado y los atributos del pellet como producto final. De los factores estudiados, se identificó que la presión es el más importante, ya que influye en la densidad y la durabilidad del pellet. El valor de la presión depende de la resistencia del material y del área de contacto de los agujeros dentro de la matriz, el cual varía según la longitud y el diámetro. El funcionamiento del sistema de extrusión se basa en la rotación de la matriz para comprimir el aserrín a través de los agujeros gracias a los rodillos, formando pellets que serán cortados por una cuchilla. El diseño produce 15 780 pellets por hora y requiere aproximadamente de 2.03 kW de potencia para la compactación. Cuenta con una matriz plana fabricada de acero AISI 3215, de 150 mm de diámetro, 32 mm de espesor y tiene 24 agujeros con profundidad de avellanado de 60° de 3 mm, una longitud efectiva de 12 mm con 6 mm de diámetro y un alivio de 17 mm con 8 mm de diámetro. Por otro lado, los rodillos, fabricados de acero aleado AISI 3215 con superficie corrugada de extremos abiertos, tienen 80 mm de diámetro y 30 mm de ancho. Para el mecanismo de corte se usará una cuchilla de acero rápido AISI M2 de 2 mm de grosor, 80 mm de largo y 20 mm de ancho con un ángulo de filo de 45°.Ítem Texto completo enlazado Diseño de un equipo de aglomeración por rodadura para el Laboratorio de Investigación Carbón Biomasa PUCP(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2022-07-21) Baldeon Lam, Sergio Fernando; Assureira Espinoza, Estela de la GraciaLos equipos de aglomeración de disco giratorio son muy usados en la industria para la producción de pellets esféricos debido a la uniformidad de los gránulos resultante y su diseño compacto. Los pellets producidos por estos equipos son de gran demanda en diferentes industrias, siendo particularmente los pellets de mineral de hierro de gran importancia en la siderurgia para la producción de acero. En el presente trabajo se presenta el diseño de un equipo de aglomeración para el Laboratorio de Carbón y Biomasa de la PUCP, que servirá para el desarrollo de pellets de mineral de hierro bajo diversas condiciones empleando biocoque de caña como sustituto del coke o carbón mineral. El equipo diseñado posee un disco aglomerador de 50 cm de diámetro con el cual se puede alcanzar una producción máxima de pellets de 375 kg/h, con un diámetro máximo de pellet de 20 mm. Para obtener diferentes tamaños de pellets, el equipo permite cambiar el ángulo de inclinación del disco, su velocidad de rotación y la dosificación de la materia prima según el criterio del laboratorista. La variación de la velocidad del disco se consigue por medio de un variador de frecuencia que controla un motor de 0.5 HP, el cual podrá variar su velocidad hasta la velocidad crítica de 48 rpm. Estructuralmente, el equipo cuenta con una estructura superior que sirve de soporte para el disco granulador y el sistema de potencia, y posee con un mecanismo basculante conducido por un sistema corona-cremallera para variar el ángulo de inclinación del disco desde los 40° hasta los 55°. La estructura inferior que sirve de soporte para la estructura superior. Un alimentador de tornillo sin fin de 2” de diámetro se emplea para alimentar de manera continua al disco. Por otra parte, hay dos rascadores para barrer las partículas adheridas a la superficie del disco y un dosificador para humedecer la mezcla al cual una bomba de 5 m de altura de presión y 13.3 L/min de caudal; y una sola tobera para entregar un caudal de 0.184 L/min con un ángulo de cobertura teórica de 60º.Ítem Texto completo enlazado Metodología para la obtención de la configuración de mínimas pérdidas tobera-inyector de una turbina Pelton para 33 l/s mediante simulación CFD(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-04-07) Calero Anaya, Sebastián; Assureira Espinoza, Estela de la GraciaEn el presente trabajo se desarrolla una metodología para determinar a la configuración de mínimas pérdidas entre 3 combinaciones distintas de ángulos tobera-aguja de una turbina Pelton: 110°-70°, 100°-70° y 110°-80°. Para ello, se simularon los 3 casos para un caudal de 33 l/s y un salto neto de 15 m en el paquete CFD Ansys Fluent. Se identificaron y modelaron las geometrías para cada caso, las cuales fueron subdivididas en mallas de elementos finitos más pequeños. El software resolvió las principales ecuaciones gobernantes de Mecánica de Fluidos (continuidad, cantidad de movimiento, turbulencia, entre otras) en cada elemento finito para poder determinar las pérdidas correspondientes a cada caso. Se encontró que la configuración de mínimas pérdidas es la de 110°-70° con unas pérdidas del 4.49% respecto de la presión total de entrada. Se contrastaron los resultados del presente estudio con los obtenidos por distintas fuentes. Finalmente, dado que se obtuvieron resultados similares a las fuentes, se valida la metodología. Se hubiera podido obtener resultados más similares y precisos de haber contado con mayores recursos computacionales.Ítem Texto completo enlazado Metodología para el dimensionamiento de un molino de martillo(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-02-02) Fermín Jiménez, Paul Jhosel; Assureira Espinoza, Estela de la GraciaEl presente documento comprende el desarrollo de una metodología para el dimensionamiento de un molino de martillos, las cuales tienen un potencial energético importante que debe ser aprovechada. Por un lado, se realiza una caracterización de los residuos agrícolas cañeros (RAC) con la finalidad de conocer las principales características del material a procesar. Por otro lado, se realiza el estado de arte de los principales equipos de molienda, principalmente, del molino de martillos; esto con la finalidad de conocer las ventajas y desventajas de cada tipo de molino y así compararlos con el molino de martillos. Asimismo, se analiza las principales tecnologías de los molinos martillos en la actualidad en base a investigaciones bibliográficas que exponen una comparación entre los molinos de martillos tradicionales con los de nueva tecnología, así como un estudio de materiales a triturar. Estas nuevas tecnologías incluyen información reciente y se aplica en el diseño de un molino de martillos. Finalmente, se desarrolla diagramas de flujo de la secuencia de cálculo para el dimensionamiento de los principales componentes mecánicos del molino de martillos, así como la propuesta para la metodología de ensayo para determinar las fuerzas de impacto sobre las hojas y con ello dimensionar los martillos del molino. Los principales componentes de un molino de martillos son: los martillos, disco porta-martillos, eje principal, perno de sujeción, disco de separación, carcaza del molino, motor eléctrico y la rejilla de filtro; sin embargo, en el presente documento se abarca solamente la metodología para el dimensionamiento de algunos componentes tales como los martillos, discos porta-martillos, perno de sujeción y eje principal debido a que estos son la base del principio de funcionamiento de un molino de martillos.Ítem Texto completo enlazado Diseño de 4 grupos hidroenergéticos para el rango de potencia de 5 a 500 kW con turbinas Michell Banki(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-06-30) Gamez Pulido, Sergio Angel; Assureira Espinoza, Estela de la GraciaEl Plan Nacional de Electrificación Rural del Perú del MEM reconoce la necesidad de incrementar el abastecimiento energético en zonas rurales del país para mejorar la calidad de vida mediante el aprovechamiento de recursos hídricos locales aplicando soluciones sencillas, de bajo costo y con participación local. Esta situación motivó el desarrollado del presente trabajo el cual consiste en el diseño de cuatro grupos hidroenergéticos con turbinas Michell-Banki que cubran entre 5 a 500 kW de potencia, rango típico operación de minicentrales hidroeléctricas. En el diseño de los grupos hidroenergéticos, unidades conformadas por turbina, sistema de transmisión y generador, la elección de las turbinas ha considerado su bajo costo, fácil construcción y operación y rendimiento estable a cargas parciales. Con la finalidad de lograr que 4 grupos cubran el rango de potencia objetivo se ha aplicado el concepto de estandarización, que se basa en diseñar una turbina para un valor de salto y caudal determinado la cual pueda cubrir un conjunto de saltos y caudales diferentes al del diseño, con una eficiencia de al menos 79%. Las consideraciones para determinar los diámetros estandarizados de los rotores fueron la relación entre salto y rpm, el rango de la velocidad específica para turbinas y el fenómeno de cavitación. Se terminaron 24 diámetros iniciales, y luego de aplicar el análisis de multicriterio se definieron los 4 diámetros característicos. Procediéndose luego a completar el diseño hidráulico del rotor, inyector, álabes y eje. Seguidamente se realizó para cada una de las turbinas el diseño mecánico. Finalmente se definieron las combinaciones de salto y caudal de cada modelo, presentándose el resultado en forma gráfica, lo que facilitará la elección del modelo de grupo hidroenergético en base al salto neto y caudal del recurso.